110kV電纜外護套故障查找方法及防范措施

何文輝

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518020）

0 引言

交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜以其優(yōu)越的電氣性能、良好的熱性能和機械性能，以及便于敷設(shè)等優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用。目前，我國XLPE電纜的用量及電壓等級正在逐年上升，由于有的電纜敷設(shè)現(xiàn)場環(huán)境極其惡劣，電纜絕緣護套破損現(xiàn)象時有發(fā)生。而電纜護套一旦破損，一方面會使電纜金屬套（或金屬屏蔽層）形成接地回路，產(chǎn)生環(huán)流，從而使電纜金屬套發(fā)熱，降低電纜輸送容量；另一方面由于破損處空氣及水分的侵入，會加速電纜金屬套腐蝕，而腐蝕處產(chǎn)生的電場集中，易產(chǎn)生局部放電和引發(fā)電樹枝，對電纜的運行安全造成威脅。此外，破損處水分的侵入還會使主絕緣產(chǎn)生水樹老化的幾率增加，嚴(yán)重影響電纜壽命。因此對護套破損處及時進行故障查找、定位和修補非常重要。

1 方法和原理

1.1 外護套絕緣故障的預(yù)定位法

根據(jù)電纜結(jié)構(gòu)的特點，電纜外護套絕緣破損后，可先用直流電橋法進行預(yù)定位。直流電橋法原理是，在電纜線路測試端，將良好相和故障相導(dǎo)體分別作為電橋的兩個橋臂接在測試儀上，將另一端導(dǎo)體跨接構(gòu)成回路。調(diào)節(jié)電橋，當(dāng)電橋平衡時，對應(yīng)橋臂電阻值乘積相等，而作為電橋兩個橋臂的電纜導(dǎo)體的電阻值與長度成正比，故可把電纜導(dǎo)體電阻值之比轉(zhuǎn)換成電纜長度之比，根據(jù)電橋上可調(diào)電阻和標(biāo)準(zhǔn)電阻數(shù)值，即可計算出電纜故障點初測位置。 圖1為直流電橋法預(yù)定位原理圖。圖中R1為電橋的標(biāo)準(zhǔn)電阻，L為電纜長度，x為測量處與故障點的距離。設(shè)單位長度電纜金屬層電阻為R0，調(diào)節(jié)電阻R2使檢流計指示為0，此時電橋平衡，有：

圖1 電橋法原理圖Fig.1 Bridge method principle diagram

電橋法的優(yōu)點是操作簡單、使用方便，缺點是需要電纜的準(zhǔn)確長度等原始技術(shù)資料。另外，由于電纜的金屬屏蔽層單位長度電阻R0較小，一般為0.01～0.1Ω/km，與接觸電阻相近，因此接觸電阻的大小對故障距離的測量精度有很大影響，測量時應(yīng)采取措施以減小接觸電阻，從而提高測量精度。

1.2 故障點精確定位

跨步電壓法是目前應(yīng)用最為廣泛、非常有效的高精度定位方法，其基本裝備為一高壓系列脈沖發(fā)生器和一套帶有探針的電位差計或毫伏表。其原理如圖2，在電纜金屬套與地之間施加一高壓脈沖電流，用電位差計沿電纜路徑探測，根據(jù)不同的情況，可分別采用以下2種檢測方法。

1）當(dāng)知道電纜走向時，可用探針沿電纜方向探測，在故障點附近時，電位差迅速增加，在故障點前達到最大值；在故障點正上方，電位差為零；過故障點后，指針反偏且又達最大值，其電位差計沿電纜走向的電位差值分布如圖2（a）。根據(jù)電位差值的這些特征就可對故障點進行定位。

2）當(dāng)受電纜長度方向的地面情況限制不易測量時，可利用放電電流在故障點上方環(huán)形發(fā)散的特點來定位，電位方法如圖2（b），在不同方向分別尋找2個等電位點，然后找出2組等電位點的垂直平分線的交點，即為故障點。

跨步電壓法的優(yōu)點是原理簡單、易操作、抗干擾好、破壞性少、定點直觀準(zhǔn)確，適用于敷設(shè)于泥土地面內(nèi)的電纜。當(dāng)遇到探針不能插入的路面上測量時，可采用濕毛巾包圍住探針尖端放在路面上進行測試。

2 現(xiàn)場典型實例及外護套故障類型

2.1 110kV東聯(lián)Ⅰ線外護套故障定位實例

1）電纜本體壓傷擊穿：110kV東聯(lián)Ⅰ線3#工井往2#工井方向1.5米處，挖開后發(fā)現(xiàn)有兩塊電纜蓋板脫離溝肩，正壓于電纜本體上，電纜浸在溝內(nèi)地下污水中，掏沙清洗后發(fā)現(xiàn)C相電纜被蓋板壓傷一處，在距3#井1.5米處還有大面積電擊穿一處。

圖3 電纜被蓋板壓傷Fig.3 The cable was bruised cover

2）過路穿管內(nèi)故障：2#中間頭往3#中間頭方向約30米至50米的電纜為過路穿管，C相和B相在兩端管口處都檢測到有跨步電壓信號指向管內(nèi)，故可斷定在穿管內(nèi)的電纜外護套存在故障點。

2.2 110kV東聯(lián)Ⅱ線外護套故障定位實例

1）接地線破損擊穿故障：在東湖終端站內(nèi)先檢測到在接地線處有一接地線故障（如圖4）。修復(fù)后該段地線搖絕緣已經(jīng)上升合格，但在后續(xù)查故障試驗中，短短的8米接地線，竟又擊穿多處，傷口均是接地線埋于水時被砂石所傷，而被擊穿。

圖4 接地線破損Fig.4 Grounding wire breakage

2）定位試驗中出現(xiàn)絕緣薄弱點新增擊穿問題：在1）中提到接地線由于做試驗而有薄弱點被擊穿而產(chǎn)生新的外護套接地故障問題，在電纜本體也有此類問題，圖5為在一試驗中薄弱點擊穿著火的圖片。

圖5 薄弱點擊穿著火Fig.5 Weak click through fire

2.3 110kV清嶺線外護套故障定位實例

白蟻咬食電纜外護套故障：在該線路1#中間頭至2#中間頭山上發(fā)現(xiàn)三相白蟻咬食外護套的接地故障，且面積比較大，電纜金屬護套已經(jīng)開始銹蝕。如圖6：

圖6 白蟻咬食電纜外護套Fig.6 Termites eat cable sheath

3 總結(jié)

通過用電橋法對電纜故障點進行粗測，再用電纜外護套故障儀測跨步電壓進行定點的方法對查找110kV XLPE電纜外護套故障是行之有效的。雖然粗測數(shù)據(jù)與定點數(shù)據(jù)之間有一定差距，但對于數(shù)百米長的電纜來說是完全可以接受的。根據(jù)外護套故障發(fā)生的原因，防范措施主要有：

1）認(rèn)真進行交接驗收。對驗收中電纜絕緣外護套存在的薄弱環(huán)節(jié)要引起高度重視，在絕緣電阻相對較低或不合格的情況下不能勉強投入運行。

2）加大對電纜敷設(shè)施工和電纜頭制作的監(jiān)督力度，保證電纜線路質(zhì)量。很多外護套故障都是由于施工質(zhì)量而造成的。

3）對山上和比較適合白蟻生長環(huán)境的電纜溝進行防白蟻處理。如目前對直埋溝多采用裝設(shè)導(dǎo)藥管的方法，以方便噴白蟻藥水時，藥水能很好地滲入到溝里。

［1］史傳卿.電力電纜[M].北京：中國電力出版社,2006.